Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru Перечень журналов МБД 16.03.2018г)

Аннотации (01.2023) : Анализ распределения интенсивности излучения в продольном сечении сфокусированного лазерного пучка с использованием языка программирования Zemax

Анализ распределения интенсивности излучения в продольном сечении сфокусированного лазерного пучка с использованием языка программирования Zemax

DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-01-03-11

УДК 535.015

Юлия Сергеевна Гулина1, Петр Павлович Пахольчук2*  

1, 2Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук, Москва, Россия

1Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

1gulinays@lebedev.ru   https://orcid.org/0000-0002-8802-5223

2p.paholchuk@lebedev.ru https://orcid.org/0000-0002-2608-7621

Аннотация

Предмет исследования. Компьютерное моделирование распространения лазерного излучения с использованием программы ZEMAX. Цель работы. Разработка макроса, написанного на языке программирования Zemax, предназначенного для получения распределения интенсивности в продольном сечении сфокусированного лазерного пучка. Метод. В разработанном макросе используются функции ZEMAX, основанные на интегральных преобразованиях, позволяющие получать результаты моделирования процессов распространения излучения через оптические системы. Основные результаты. Разработан макрос для анализа распределения интенсивности в продольном сечении лазерного пучка, написанный на языке программирования Zemax. Представленный макрос использован для анализа распространения лазерного пучка, подверженного влиянию аберрационных искажений различного типа. Приведены результаты работы макроса и их анализ. Практическая значимость. Предложенный макрос позволяет расширить стандартные возможности ZEMAX и может быть полезен при анализе процесса распространения лазерного излучения. Представленные результаты макроса показывают возможность его применения для анализа влияния различных аберрационных искажений на параметры фокусировки лазерного пучка в объеме прозрачного материала, подвергаемого лазерной обработке. Поэтому макрос может быть полезен для управления пространственным распределением интенсивности в сфокусированном лазерном пучке с высокой точностью, чтобы обеспечить максимальную эффективность обработки модифицируемого материала.

Ключевые слова: лазерный пучок, аберрационные искажения, язык программирования Zemax, сферическая аберрация, фокусировка

Благодарность: работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ №21-79-30063.

Ссылка для цитирования: Гулина Ю.С., Пахольчук П.П. Анализ распределения интенсивности излучения в продольном сечении сфокусированного лазерного пучка с использованием языка программирования Zemax // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 1. С. 3–11. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-01-03-11

Коды OCIS: 140.3295, 220.1010 

 

Analysis of intensity distribution in focused laser beam longitudinal section using Zemax programming language

Yulia S. Gulina1, Petr P. Pakholchuk2* 

1, 2Lebedev Physical Institute, Moscow, Russia

1Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia

1gulinays@lebedev.ru

2p.paholchuk@lebedev.ru

Abstract

Subject of study. Computer simulation of the propagation of laser radiation using the ZEMAX program. Aim of study. Development of a macro written in the Zemax programming language, designed to obtain the intensity distribution in the longitudinal section of a focused laser beam. Method. The developed macro uses ZEMAX functions based on integral transformations, which make it possible to obtain the results of modeling the processes of radiation propagation through optical systems. Main results. A macro has been developed for analyzing the intensity distribution in the longitudinal section of a laser beam, written in the Zemax programming language. The presented macro is used to analyze the propagation of a laser beam, which is affected by aberrational distortions of various types. The results of the macro operation and their analysis are given. Practical significance. The proposed macro allows you to expand the standard capabilities of ZEMAX and can be useful in analyzing the process of laser radiation propagation. The presented results of the macro show the possibility of its application to analyze the effect of various aberrational distortions on the parameters of laser beam focusing in the volume of a transparent material subjected to laser processing. Therefore, a macro can be useful for controlling the spatial distribution of intensity in a focused laser beam with high accuracy in order to ensure maximum processing efficiency of the material being modified.

Keywords: laser beam, aberration distortions, Zemax programming language, spherical aberration, focusing

Acknowledgment: the work was supported by the Russian Science Foundation grant № 21-79-30063.

For citation: Gulina Yu.S., Pakholchuk P.Р. Analysis of intensity distribution in focused laser beam longitudinal section using Zemax programming language [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 1. P. 3–11. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-01-03-11

OCIS codes: 140.3295, 220.1010

 

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1.    Liu H., Lin Z., Lin Z., Ji L., Hong M. Self-organized periodic microholes array formation on aluminum surface via femtosecond laser ablation induced incubation effect // Adv. Funct. Mater. 2019. V. 29. № 42. Р. 1903576. https://doi.org/10.1002/adfm.201903576

2.   Li X., Jiang Yue, Jiang Zh., Li Yu., Wen C., Zhang D., Lian J., Zhang Zh. Improvement of corrosion resistance of H59 brass through fabricating superhydrophobic surface using laser ablation and heating treatment // Corrosion Sci. 2021. V. 180. Р. 109186. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.109186

3.   Feizi B., Jaleh B., Kakuee O., Fattah-alhosseini A. Formation of titanium carbide on the titanium surface using laser ablation in n-heptane and investigating its corrosion resistance // Appl. Surface Sci. 2019. V. 478. P. 623–635. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.01.259

4.   Jia Y.C., Wang S.X., Chen F. Femtosecond laser direct writing of flexibly configured waveguide geometries in optical crystals: fabrication and application // Opto-Electron. Adv. 2020. V. 3. № 10. Р. 190042. https://doi.org/10.29026/oea.2020.190042

5.   Sun X., Sun Sh., Romero C., Vázquez de Aldana J.R., Liu F., Jia Yu., Chen F. Femtosecond laser direct writing of depressed cladding waveguides in Nd:YAG with “ear-like” structures: Fabrication and laser generation // Opt. Exp. 2021. V. 29. № 3. P. 4296–4307. https://doi.org/10.1364/OE.417815 

6.   Wang C.-Yu., Gao J., Jin X.-M. On-chip rotated polarization directional coupler fabricated by femtosecond laser direct writing // Opt. Lett. 2019. V. 44. № 1. P. 102–105. https://doi.org/10.1364/OL.44.000102

7.    Данилов П.А., Кудряшов С.И., Левченко А.О., Олейничук Е.А., Ковальчук О.Е. Лазерно-индуцированные люминесцентные центры в алмазе: влияние экспозиции и длительности ультракоротких лазерных импульсов // Опт. и спектр. 2022. Т. 130. № 4. С. 488–492. https://doi.org/10.21883/OS.2022.04.52260.50-21

8.   Schaffer C.B., Brodeur A., Garcia J.F., Mazur E. Icromachining bulk glass by use of femtosecond laser pulses with nanojoule energy // Opt. Lett. 2001. V. 26. № 2. P. 93–95. https://doi.org/10.1364/OL.26.000093

9.   Качурин Ю.Ю., Каратеева А.А. Оптимизация расчета афокальных систем с использованием языка макросов программы ZEMAX // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 1. С. 39–41. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-01-48-51

10. Liu L., Engel Th., Flury M. Simulation and optimization of faceted structure for illumination // Proc. SPIE. 2016. V. 9889. https://doi.org/10.1117/12.2227200

11.  Gao Y., Ana Zh., Wanga J., Zhaob W., Songa F. Automatic optimization design of Gaussian beam shaping system by using // Optik. 2011. V. 122. P. 2176–2180. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2011.02.006

12.  Kachurin Yu.Yu., Kryukov A.V., Kananykhin O.A. Macro usage for analyzing of a telescopic system aberrations in ZEMAX // J.  Phys.:  Conf. Ser. 2021. V. 1745. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1745/1/012026

13.  Couairon A., Mysyrowicz A. Femtosecond filamentation in transparent media // Phys. Reports. 2007. V. 441. P. 47–189. https://doi.org/10.1016/j.physrep.2006.12.005

14.  Гулина Ю.С., Кудряшов С.И., Смирнов Н.А., Кузьмин Е.В. Жесткая фокусировка ультракоротких лазерных импульсов в объем ZnSe // Опт. и спектр. 2022. Т. 130. № 4. С. 493–498. https://doi.org/10.21883/OS.2022.04.52261.45-21

15.  Sun Q., Jiang H., Liu Yi, Zhou Y., Yang H., Gong Q. Effect of spherical aberration on the propagation of a tightly focused femtosecond laser pulse inside fused silica // J. Opt. A. Pure and Appl. Opt. 2005. V. 7. P. 655–659. https://doi.org/10.1088/1464-4258/7/11/006

16.  Sun B., Salter P.S., Booth M.J. Effects of aberrations in spatiotemporal focusing of ultrashort laser pulses // JOSA A. 2014. V. 31. № 4. P. 765–772. https://doi.org/10.1364/JOSAA.31.000765

17.  ZEMAX 13. Optical Design Program. User’s Manual. August 19, 2014. 879 p.

 

References

1.    Liu H., Lin Z., Lin Z., Ji L., Hong M. Self-organized periodic microholes array formation on aluminum surface via femtosecond laser ablation induced incubation effect // Adv. Funct. Mater. 2019. V. 29. № 42. Р. 1903576. https://doi.org/10.1002/adfm.201903576

2.   Li X., Jiang Yue, Jiang Zh., Li Yu., Wen C., Zhang D., Lian J., Zhang Zh. Improvement of corrosion resistance of H59 brass through fabricating superhydrophobic surface using laser ablation and heating treatment // Corrosion Sci. 2021. V. 180. Р. 109186. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.109186

3.   Feizi B., Jaleh B., Kakuee O., Fattah-alhosseini A. Formation of titanium carbide on the titanium surface using laser ablation in n-heptane and investigating its corrosion resistance // Appl. Surface Sci. 2019. V. 478. P. 623–635. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.01.259

4.   Jia Y.C., Wang S.X., Chen F. Femtosecond laser direct writing of flexibly configured waveguide geometries in optical crystals: fabrication and application // Opto-Electron. Adv. 2020. V. 3. № 10. Р. 190042. https://doi.org/10.29026/oea.2020.190042

5.   Sun X., Sun Sh., Romero C., Vázquez de Aldana J.R., Liu F., Jia Yu., Chen F. Femtosecond laser direct writing of depressed cladding waveguides in Nd:YAG with “ear-like” structures: Fabrication and laser generation // Opt. Exp. 2021. V. 29. № 3. P. 4296–4307. https://doi.org/10.1364/OE.417815 

6.   Wang C.-Yu., Gao J., Jin X.-M. On-chip rotated polarization directional coupler fabricated by femtosecond laser direct writing // Opt. Lett. 2019. V. 44. № 1. P. 102–105. https://doi.org/10.1364/OL.44.000102

7.    Danilov P.A., Kudryashov S.I., Levchenko A.O., Oleynichuk E.A., Kovalchuk O.E. Laser-induced luminescent centers in diamond: Influence of exposure and duration of short laser pulses [in Russian] // Optics and spectroscopy. 2022. V. 130. № 4. P. 488–492. https://doi.org/10.21883/OS.2022.04.52260.50-21

8.   Schaffer C.B., Brodeur A., Garcia J.F., Mazur E. Icromachining bulk glass by use of femtosecond laser pulses with nanojoule energy // Opt. Lett. 2001. V. 26. № 2. P. 93–95. https://doi.org/10.1364/OL.26.000093

9.   Kachurin Yu.Yu., Karateeva A.A. Optimization of afocal system design using the Zemax macro language // J. Opt. Technol. 2019. V. 86. № 1. P. 39–41. https://doi.org//10.1364/JOT.86.000039

10. Liu L., Engel Th., Flury M. Simulation and optimization of faceted structure for illumination // Proc. SPIE. 2016. V. 9889. https://doi.org/10.1117/12.2227200

11.  Gao Y., Ana Zh., Wanga J., Zhaob W., Songa F. Automatic optimization design of Gaussian beam shaping system by using // Optik. 2011. V. 122. P. 2176–2180. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2011.02.006

12.  Kachurin Yu.Yu., Kryukov A.V., Kananykhin O.A. Macro usage for analyzing of a telescopic system aberrations in ZEMAX // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 1745. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1745/1/012026

13.  Couairon A., Mysyrowicz A. Femtosecond filamentation in transparent media // Phys. Reports. 2007. V. 441. P. 47–189. https://doi.org/10.1016/j.physrep.2006.12.005

14.  Gulina Yu.S., Kudryashov S.I., Smirnov N.A., Kuzmin E.V. High-NA focusing of ultrashort laser pulses in bulk of ZnSe [in Russian] // Optics and spectroscopy. 2022. V. 130. № 4. P. 493–498. https://doi.org/10.21883/OS.2022.04.52261.45-21

15.  Sun Q., Jiang H., Liu Yi, Zhou Y., Yang H., Gong Q. Effect of spherical aberration on the propagation of a tightly focused femtosecond laser pulse inside fused silica // J. Opt. A. Pure and Appl. Opt. 2005. V. 7. P. 655–659. https://doi.org/10.1088/1464-4258/7/11/006

16.  Sun B., Salter P.S., Booth M.J. Effects of aberrations in spatiotemporal focusing of ultrashort laser pulses // JOSA A. 2014. V. 31. № 4. P. 765–772. https://doi.org/10.1364/JOSAA.31.000765

17.       ZEMAX 13. Optical Design Program. User’s Manual. August 19, 2014. 879 p.